Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

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Stress gradient relaxation and property modification of polysilicon films by ion implantation

이온 주입에 의한 다결정 실리콘의 응력 구배 완화 및 물성 개선

  • Published : 2003.12.01
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Abstract

MEMS technology in the field of aerospace engineering is more important with light weight and high resolution. Therefore the investigation of thin films properties is issued and the residual stress of thin filrns is one of the important problems to solve. Ion implantation without thermal annealing is applied for the stress gradient relaxation of LPCVD polysilicon films used as the structural part in MEMS. He+ and Ar+ ion implantations reduce the stress gradient of polysilicon films. The property modification of polysilicon films by ion implantation is also investigated. The elastic modulus and hardness of polysilicon films with ion implantation is studied by CSM method which is an advanced nano-indentation method. Ion implantation decreases the elastic modulus and hardness of polysilicon films. However, they are improved with increasing ion dose.

항공우주 분야의 MEMS 기술의 중요성은 경량화 및 높은 분해능 등의 목적아래 점차 증가하고 있는 추세이다. 따라서 MEMS 기기의 제작에 있어 박막 물성의 조사 및 개선 방안은 중요한 논점이 되고 있으며, 박막의 잔류응력은 MEMS 기기 제작 및 구동에 있어 해결해야 할 중요한 문제점으로 남았있다. 따라서 본 논문에서는 MEMS 기기의 구조제로 많이 쓰이는 LPCVD 다결정 실리콘에 He+, Ar+ 이온을 주입함으로써 응력 구배를 완화하였다. 또한 Nano-indenter를 이용한 CSM 방법을 사용하여, 다결정 실리콘의 탄성계수와 경도를 압입 깊이에 따라 측정하였다. 그 결과, 이온 주입에 의한 결정성의 변화가 탄성계수와 경도를 감소시키지만, 이온 농도가 증가함에 따라 탄성계수와 경도가 증가하는 현상을 관찰하였다.

Keywords

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